廣東
近日，內蒙古農業大學草業學院任海燕教授課題組依托荒漠草原長期定位實驗平臺，圍繞全球變化背景下葉際和土壤微生物如何響應、連通并影響生態系統功能這一核心問題，取得系列研究進展。相關成果先后發表在英國皇家學會百年權威生物學期刊《Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences》，以及環境生態學等領域知名期刊《Journal of Plant Ecology》《Journal of Integrative Plant Biology》和《Soil Biology and Biochemistry》。
圖1 地上與地下細菌多樣性與生態系統多功能性關系的結構方程模型
荒漠草原是我國北方重要生態安全屏障，對氣候變暖和氮沉降等全球變化因子高度敏感。以往研究多聚焦土壤或根際微生物，對葉表、葉內、根際和非根際土壤之間的系統聯系認識不足。任海燕教授課題組將葉際微生物與土壤微生物納入同一長期實驗框架，形成了“葉際響應-葉土連通-生態系統功能”的研究思路。
在《Proceedings B》發表的論文題為“Opposing effects of aboveground and belowground bacterial diversity on ecosystem multifunctionality under global change”，研究發現增溫和氮添加提高了葉附生和葉內生細菌多樣性，卻降低了根際與非根際土壤細菌多樣性。進一步表明，生態系統多功能性與葉際細菌多樣性呈正相關，與地下細菌多樣性呈負相關，且地上比地下過程對生態系統功能的貢獻更大；揭示土壤微生物可能是植物相關細菌的重要“物種庫”。論文第一作者為博士研究生白璐，通訊作者為任海燕教授和美國佐治亞理工學院蔣林教授。
圖2 長期增溫和氮添加影響土壤-葉片微生物連通性的概念框架
在《Journal of Plant Ecology》發表的論文題為“Long-term warming and nitrogen addition drive interface-specific bacterial assembly and enhance soil-leaf microbial connectivity”，研究以短花針茅葉表、葉內、根際土壤和非根際土壤四個界面為對象，發現界面類型主導細菌群落差異；在增溫、氮添加及二者共同處理下，根際和非根際土壤對葉內生細菌群落的貢獻均超過70%。這一結果表明，長期全球變化可能強化土壤到葉片的微生物連通性，植物相關微生物組應被視為跨界面聯動的整體。論文第一作者為已畢業博士研究生朱毅，博士研究生溫蕓卓為共同第一作者，任海燕教授為通訊作者。
圍繞同一研究主線，團隊前期在《Journal of Integrative Plant Biology》發表論文“Long-term climate warming and nitrogen deposition increase leaf epiphytic and endophytic bacterial diversity”，報道了葉際微生物與植物多樣性的關系；在與楊云鋒教授團隊合作發表于《Soil Biology and Biochemistry》“Microbial functional shifts under decades-long warming and nitrogen deposition accelerate carbon turnover in desert grassland topsoils”中，又將視角延伸到土壤剖面和碳循環功能，發現增溫與氮沉降疊加可能加快短期土壤碳周轉，并增加荒漠草原表層土壤碳庫失穩風險。
系列研究成果表明，荒漠草原對全球變化的響應并非發生在植物或土壤某一單一環節，而是貫穿葉片表面、葉片內部、根際、非根際土壤及土壤剖面的連續過程。該研究強調了長期定位實驗在揭示慢變量、累積效應和跨界面生態過程中的不可替代價值，也為預測氣候變暖與氮沉降背景下干旱區草地生態系統演變、提升荒漠草原保護和適應性管理提供了科學依據。
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